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Cuscinetti obliqui a sfere per macchine utensili CNC
Durante il processo di progettazione e produzione delle macchine utensili, la scelta del giusto cuscinetto per mandrino è fondamentale per garantire la precisione della lavorazione e migliorare le prestazioni delle apparecchiature. I cuscinetti a contatto obliquo sono spesso utilizzati nei sistemi mandrino delle macchine utensili per il loro design unico e le loro caratteristiche prestazionali. I cuscinetti a sfere a contatto obliquo di precisione sono ampiamente utilizzati e i loro elementi volventi sono sfere. Poiché hanno un contatto puntuale (diverso dal contatto lineare dei cuscinetti a rulli), possono fornire velocità più elevate, minore generazione di calore e maggiore precisione di rotazione.
In alcune applicazioni con mandrino ad altissima velocità, cuscinetti ibridi con sfere di ceramica (generalmente Si3N4 o Al2O3) vengono utilizzati anche. Rispetto alle tradizionali sfere in acciaio temprato, il materiale stesso delle sfere in ceramica conferisce ai cuscinetti a sfere in ceramica i vantaggi di elevata rigidità, alta velocità, resistenza alle alte temperature e lunga durata, soddisfacendo così l'elevata domanda dei clienti di prodotti per cuscinetti per macchine utensili. I cuscinetti a sfere a contatto obliquo hanno un'elevata velocità limite, possono sopportare carichi radiali e carichi assiali contemporaneamente e possono anche sopportare carichi assiali puri, con elevata rigidità e capacità di carico. La sua capacità di carico assiale è determinata dall'angolo di contatto e aumenta con l'aumentare dell'angolo di contatto.
Gli angoli di contatto standard sono 15° (indicato dal suffisso C), 25° (indicato dal suffisso AC), 40° (indicato dal suffisso B) e 30° (indicato dal suffisso A). Un cuscinetto a sfere a contatto obliquo a fila singola può sopportare solo carichi assiali unidirezionali. Quando si sopportano carichi radiali, si creano forze assiali aggiuntive, quindi i cuscinetti vengono generalmente utilizzati in coppia. La combinazione DB (dorso a dorso) e la combinazione DF (faccia a faccia) possono sopportare carichi radiali e carichi assiali bidirezionali. Il cuscinetto ha una grande capacità di carico, forte rigidità, rotazione stabile, elevata velocità limite e pre-interferenza del gioco regolabile, quindi è particolarmente adatto per macchine utensili di precisione ad alta velocità.
Cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia corona
Cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia corona sono fondamentalmente cuscinetti a corona singola, addossati o faccia a faccia, con l'anello esterno o l'anello interno integrato. Rispetto ai cuscinetti a sfere a contatto obliquo ad una corona, hanno una migliore rigidità e possono sopportare carichi assiali bidirezionali. Allo stesso tempo, possono anche resistere ad un certo momento di ribaltamento. Il loro effetto d'uso è simile a quello di due cuscinetti a sfere a contatto obliquo ad una corona configurati uno contro l'altro.
Cuscinetti a sfere a quattro punti di contatto
I cuscinetti a sfere a quattro punti di contatto sono un tipo di cuscinetto separabile o un cuscinetto a sfere a contatto obliquo in grado di sopportare carichi assiali bidirezionali. In assenza di carico o di puro carico radiale, la sfera d'acciaio e la ghiera sono in contatto su quattro punti, da cui il nome. Quando è presente solo un carico assiale puro, la sfera in acciaio e la ghiera diventano un contatto a due punti e possono sopportare carichi assiali bidirezionali. I cuscinetti a sfere a quattro punti di contatto possono anche sopportare carichi di momento e svolgere le funzioni di cuscinetti a sfere a contatto obliquo a fila singola e cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia fila. I cuscinetti a sfere a quattro punti di contatto sono generalmente adatti per quelle occasioni in cui è presente un contatto su due punti sotto carichi assiali puri o carichi combinati con grandi carichi assiali. I cuscinetti a sfere a quattro punti di contatto hanno un'elevata velocità limite e sono adatti anche per quelle occasioni in cui è richiesto un funzionamento ad alta velocità. L'angolo di contatto dei cuscinetti a sfere a quattro punti di contatto è di 35° o 45°.
Gradi dei cuscinetti a contatto angolare
I cuscinetti sono i componenti principali dei mandrini e delle tavole rotanti delle macchine utensili e svolgono un ruolo fondamentale nelle prestazioni delle macchine utensili. Per mantenere la capacità di lavorazione delle macchine utensili è necessario utilizzare cuscinetti ad alte prestazioni. La precisione dei cuscinetti utilizzati sul mandrino delle macchine utensili deve essere ISOP5 o superiore (P5 o P4 è la precisione ISO, solitamente da bassa ad alta (P0, P6, P5, P4, P2), e per il supporto del mandrino di alta -macchine utensili ad alta velocità e precisione come Macchine utensili CNC e centri di lavoro, dovrebbe essere selezionata la precisione ISOP4 o superiore. Cuscinetti per mandrini includono cuscinetti a sfere a contatto obliquo, cuscinetti a rulli conici e cuscinetti a rulli cilindrici.
Vantaggi dei cuscinetti a contatto angolare
Le loro prestazioni influiscono direttamente sulla precisione della lavorazione e sulla stabilità dell'apparecchiatura. I cuscinetti a contatto angolare hanno le seguenti caratteristiche:
Elevata rigidità: Il design dell'angolo di contatto dei cuscinetti a contatto angolare conferisce loro un'elevata rigidità, che può ridurre efficacemente le vibrazioni e la deformazione del mandrino.
alta precisione: La precisione di produzione dei cuscinetti a contatto angolare è elevata, il che può garantire la stabilità e la precisione del mandrino durante il funzionamento.
Elevata capacità di carico: I cuscinetti a contatto obliquo possono sopportare grandi carichi radiali e assiali e sono adatti per lavorazioni con carichi elevati.
lunga vita: I cuscinetti a contatto angolare hanno buone prestazioni di lubrificazione e tenuta, che possono ridurre l'usura e prolungare la durata.
Selezione di cuscinetti a contatto angolare
Il mandrino della macchina utensile è il cuore dell'intera macchina utensile. È la parte fondamentale per ottenere la precisione di lavorazione del pezzo e influenza direttamente le prestazioni della macchina utensile. Gli attuali metodi di produzione ad alta velocità ed efficienti hanno imposto requisiti più elevati in termini di velocità, precisione, capacità di carico e rumore di funzionamento del mandrino. Pertanto, i progettisti e i produttori di mandrini affrontano enormi sfide e la corretta analisi della selezione dei cuscinetti può aiutare i produttori di mandrini a far fronte alle sfide di cui sopra. Diversi tipi di cuscinetti hanno i propri ambienti applicativi applicabili, quindi è difficile formulare una regola di selezione universale. Per la selezione di cuscinetti di precisione, è necessario considerare in modo completo i seguenti fattori: precisione, rigidità, velocità e carico, ecc. In base ai requisiti specifici dell'applicazione, determinare quale fattore è importante e quindi effettuare selezioni mirate. Quando si selezionano cuscinetti a contatto obliquo, è necessario considerare i seguenti fattori:
Tipo di carico: Selezionare il tipo di cuscinetto a contatto angolare appropriato in base al tipo di carico (carico radiale, carico assiale o carico combinato) sopportato dal mandrino.
Angolo di contatto: L'entità dell'angolo di contatto influisce sulla capacità di carico e sulla rigidità del cuscinetto. È necessario selezionare l'angolo di contatto appropriato in base ai requisiti specifici dell'applicazione.
Dimensioni e precisione: Le dimensioni e il grado di precisione del cuscinetto devono corrispondere ai requisiti di progettazione del mandrino della macchina utensile.
Lubrificazione e tenuta: Un buon sistema di lubrificazione e tenuta può migliorare la durata e l'affidabilità del cuscinetto.
Installazione e manutenzione di cuscinetti a contatto angolare
La scelta dei cuscinetti a contatto obliquo dipende anche dai requisiti applicativi specifici e dal design della macchina utensile. Attraverso una scelta e una manutenzione ragionevoli dei cuscinetti a contatto obliquo, è possibile migliorare significativamente la precisione di lavorazione e la stabilità delle macchine utensili e prolungare la durata dei macchinari.
SERVIZIO DI: L'installazione dei cuscinetti a contatto angolare deve essere eseguita in stretta conformità con le specifiche tecniche per garantire la posizione precisa del cuscinetto ed evitare danni causati da un'installazione errata.
Lubrificazione: Controllare e sottoporre a manutenzione regolarmente il sistema di lubrificazione del cuscinetto per garantire che il cuscinetto funzioni in buone condizioni di lubrificazione.
Ispezione: Controllare regolarmente lo stato operativo dei cuscinetti e scoprire e affrontare tempestivamente eventuali problemi, come usura, allentamento, ecc.
Produttori di cuscinetti a contatto angolare
I cuscinetti a sfere a contatto obliquo di precisione di AUBEARING sono universalmente abbinati e possono essere intercambiati con cuscinetti dello stesso tipo e dimensione di altre marche in gruppi. Allo stesso tempo, AUBEARING controlla la deviazione del precarico assiale di ogni fila di cuscinetti entro un intervallo più piccolo per ottenere una forza di precarico e una rigidità precise.
Cuscinetto a sfere a contatto angolare 15° può sopportare il carico radiale e un certo carico assiale. Esistono due tipi di strutture: a fila singola e a doppia fila. La singola fila ha diverse dimensioni con diametri nominali da 40mm a 650mm; la doppia fila ha diverse dimensioni con diametri nominali da 100mm a 400mm. Questo tipo di cuscinetto è generalmente costituito da una coppia di cuscinetti disposti schiena contro schiena, faccia a faccia o in serie. Il gioco assiale deve essere compreso tra 2 e 4 μm. Questo tipo di cuscinetto generalmente può sopportare la forza assiale solo in una direzione.
Il cuscinetto a sfere a contatto obliquo di 25° ha un angolo di contatto maggiore di 15°, quindi può sopportare forze assiali in entrambe le direzioni. La struttura di questo tipo di cuscinetto è disponibile anche a corona singola e doppia e la sua gamma dimensionale è la stessa dei cuscinetti obliqui a sfere da 15°. Il gioco assiale di tali cuscinetti deve essere compreso tra 3 e 6 μm.
Il cuscinetto a sfere a contatto obliquo di 40° ha un angolo di contatto maggiore e può sopportare forze assiali in tre direzioni. Anche la struttura di questo tipo di cuscinetto è di due tipi: a corona singola e a doppia corona, e la sua gamma dimensionale è la stessa dei primi due cuscinetti. Il gioco assiale di tali cuscinetti deve essere compreso tra 5 e 10 μm.
Serie standard di cuscinetti per mandrini
Questa serie è divisa nei gradi P4 e P4S. Gli anelli interni ed esterni e gli elementi volventi sono generalmente realizzati in acciaio 52100 completamente temprato. In determinate condizioni, la velocità della lubrificazione a grasso può raggiungere 650,000 DN e la velocità della lubrificazione a olio può raggiungere 1,000,000 di DN. Rispetto alla serie ad alta velocità, il diametro dei corpi volventi della serie standard è maggiore e il precarico è maggiore. È adatto per occasioni con grandi carichi di taglio ed elevati requisiti di rigidità dinamica del sistema.
Inoltre, il grasso è una condizione importante da considerare nella scelta. Troppo grasso influenzerà seriamente la dissipazione del calore del cuscinetto e la temperatura operativa aumenterà bruscamente, causando una rapida diminuzione della durata del grasso e una riduzione della durata del cuscinetto; una quantità insufficiente di grasso non può formare un determinato film di olio lubrificante per separare l'anello dell'albero e l'elemento volvente. L'attrito tra loro causerà un aumento della temperatura, che influenzerà anche la durata dei cuscinetti. A seconda delle velocità, anche la quantità di grasso consigliata è diversa. Quando la velocità è inferiore a 500,000 DN, la quantità di grasso aggiunto dovrebbe essere pari al 25% – 40% dello spazio libero all'interno del cuscinetto; quando la velocità è superiore a 500,000 DN, la quantità di grasso aggiunto dovrebbe essere pari al 15% – 20% dello spazio libero all'interno del cuscinetto. Da notare che nella serie standard esistono due tipologie di gabbie: gabbie in nylon guidate da corpi volventi e gabbie in bachelite guidate da anelli esterni. Lo spazio libero interno dei due tipi di cuscinetti è diverso e dovrebbero essere distinti quando si calcola la quantità di grasso aggiunto.
Cuscinetti per mandrini della serie a sfere in ceramica
Questa serie è di grado P4S, gli anelli interno ed esterno sono generalmente in acciaio 52100 completamente temprato e gli elementi volventi sono in materiale ceramico. In determinate condizioni, la velocità della lubrificazione a grasso può raggiungere 750,000 DN e la lubrificazione a olio può raggiungere 1,500,000 DN. La capacità di carico dinamico radiale e assiale è equivalente alla serie standard, ma la rigidità è aumentata del 50%; il peso della ceramica è più leggero del 60% rispetto a quello dell'acciaio, il che riduce la forza centrifuga dell'elemento volvente, riducendo così il fenomeno dello slittamento e della rotazione, e anche il calore generato tra l'elemento volvente e la pista viene ridotto di conseguenza, estendendo il cuscinetto vita; allo stesso tempo, il coefficiente di dilatazione termica della sfera in ceramica è basso e quando la temperatura aumenta durante il funzionamento ad alta velocità, la forza di precarico è inferiore a quella della sfera in acciaio della serie standard e la generazione di calore è inferiore. Dopo il confronto, la velocità della serie di sfere in ceramica è circa 1.5 volte quella della serie standard e la durata operativa teorica può arrivare fino a 3-5 volte; quando è necessario soddisfare contemporaneamente alta velocità, elevata capacità di carico ed elevata rigidità, è necessario prendere in considerazione la serie di sfere in ceramica e la quantità di grasso deve essere controllata entro il 15% - 20% dello spazio libero all'interno del cuscinetto.
Cuscinetti per mandrini della serie ad alta velocità
Questa serie è di grado P4S, gli anelli interno ed esterno sono generalmente in acciaio 52100 completamente temprato e gli elementi volventi possono essere selezionati tra acciaio completamente temprato 52100 o materiali ceramici e sono di due tipi: aperti e sigillati senza contatto su entrambi i lati. In determinate condizioni, la velocità della lubrificazione a grasso può raggiungere 850,000 DN-1,000,000 DN e la lubrificazione ad olio può raggiungere 1,700,000 DN-2,000,000 DN.
La serie ad alta velocità viene solitamente utilizzata nei centri di lavoro CNC e nelle fresatrici ad alta velocità perché può soddisfare i requisiti di bassa generazione di calore, bassa temperatura operativa ed elevata rigidità. I principali vantaggi di questa serie sono: Innanzitutto, il diametro degli elementi volventi viene ridotto e il loro numero aumenta. La forma della pista progettata con precisione riduce l'area di contatto tra l'elemento volvente e la pista e riduce la generazione di calore da attrito;
In secondo luogo, la forza centrifuga sull'elemento volvente di piccole dimensioni viene ridotta durante il funzionamento ad alta velocità, il fenomeno di slittamento e rotazione viene indebolito e la generazione di calore nell'area di contatto viene ridotta;
In terzo luogo, sia l'anello interno che quello esterno presentano spalle alte e basse, che forniscono un canale aperto per il lubrificante, in grado di smaltire rapidamente il calore generato durante il funzionamento;
In quarto luogo, l'effetto di taglio del lubrificante sull'elemento volvente viene ridotto, così come la generazione di calore. Quando i requisiti di velocità sono più elevati, è anche possibile scegliere la serie di sfere in ceramica ad alta velocità con velocità limite e rigidità dinamica più elevate per ridurre ulteriormente la generazione di calore durante il funzionamento, ottenendo così una temperatura operativa inferiore.
Conclusione
I cuscinetti a sfere a contatto obliquo sono ideali per apparecchiature meccaniche di alta precisione come le macchine utensili CNC grazie alla loro capacità di sopportare carichi sia radiali che assiali e alle loro buone prestazioni alle alte velocità. La selezione e l'installazione corrette sono essenziali per garantire un funzionamento stabile a lungo termine dell'apparecchiatura.